JP4711736B2 - Electroabsorption modulator and semiconductor device - Google Patents
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Description
この発明は、光通信システムにおける光変調器に関するものであり、特に、印加電圧の強度に応じて、レーザ光の変調を任意に行える電界吸収型変調器(EAM:Electro-Absorption Modulator)、および、電界吸収型変調器が形成された半導体装置に関する。 The present invention relates to an optical modulator in an optical communication system, and in particular, an electroabsorption modulator (EAM: Electro-Absorption Modulator) that can arbitrarily modulate laser light according to the intensity of an applied voltage, and The present invention relates to a semiconductor device in which an electroabsorption modulator is formed.
下記特許文献1乃至3はいずれも、レーザ部と電界吸収型変調器部とを半導体基板上に集積化した半導体装置に関する技術である。これら文献に記載されているように、電界吸収型変調器は、半導体製造技術により製造可能である。
The following
電界吸収型変調器のアノード−カソード間に存する光吸収層に電圧を印加した場合、電界吸収型変調器内で光吸収現象が生じる。そして、光吸収現象が生じたことにより、電子および正孔の対が発生する。発生した電子および正孔は、アノード及びカソードを介した電流として外部に取り出すことが可能である。この電流を光電流と呼ぶ。なお、電界吸収型変調器における光吸収量は、アノード及びカソード間に印加された外部電圧に起因してその光吸収層に印加される電圧の値により異なる。 When a voltage is applied to the light absorption layer existing between the anode and the cathode of the electroabsorption modulator, a light absorption phenomenon occurs in the electroabsorption modulator. Then, a pair of electrons and holes is generated due to the occurrence of the light absorption phenomenon. The generated electrons and holes can be taken out as a current through the anode and the cathode. This current is called photocurrent. Note that the amount of light absorption in the electroabsorption modulator varies depending on the value of the voltage applied to the light absorption layer due to the external voltage applied between the anode and the cathode.
さて、電界吸収型変調器のアノード−カソード間方向には、抵抗が存在する。発生した光電流がこの抵抗を通ると、電圧降下が発生する。すると、電界吸収型変調器のアノード−カソード間に電圧を印加したときに、この抵抗における電圧降下のため、光吸収層に印加される電圧が減少することになる。 A resistance exists in the direction between the anode and the cathode of the electroabsorption modulator. When the generated photocurrent passes through this resistor, a voltage drop occurs. Then, when a voltage is applied between the anode and the cathode of the electroabsorption modulator, the voltage applied to the light absorption layer decreases due to the voltage drop in this resistance.
上記特許文献1乃至3に記載の技術のように、レーザ部と電界吸収型変調器部とを半導体基板上に隣接して形成すると、レーザ部から射出された光が、レーザ部側方の電界吸収型変調器部内に入射される。例えば、上記特許文献1の場合を例に採れば、その図2におけるLD部リッジ形導波路111の、右上から左下にかけての延在方向に光は進行し、変調器部リッジ形導波路112内に入射する。
When the laser part and the electroabsorption modulator part are formed adjacent to each other on the semiconductor substrate as in the techniques described in
入射された光は、光吸収現象のため電界吸収型変調器部により吸収されるので、電界吸収型変調器部内での進行に伴って光強度が減少する。例えば、上記特許文献1の場合を例に採れば、その図2における変調器部リッジ形導波路112内にて光が進行するに伴い、その光の強度が減少する。
The incident light is absorbed by the electroabsorption modulator unit due to the light absorption phenomenon, so that the light intensity decreases with the progress in the electroabsorption modulator unit. For example, taking the case of
従って、電界吸収型変調器部内で発生する、光進行方向(上記特許文献1の図2における変調器部リッジ形導波路112の、右上から左下にかけての延在方向に相当する)の単位長当たりの光電流の強度も、電界吸収型変調器部内の光進行方向に進むに従い、減少する。
Therefore, per unit length of the light traveling direction (corresponding to the extending direction from the upper right to the lower left of the modulator ridge-
一方、電界吸収型変調器部を構成する半導体積層構造においては通常、その各層の厚さや組成、キャリア濃度等が光進行方向に対して均一に作製される。そのため、その光進行方向の単位長当たりのアノード−カソード間方向の抵抗の値は、光進行方向で一定である。 On the other hand, in the semiconductor laminated structure constituting the electroabsorption modulator part, the thickness, composition, carrier concentration, etc. of each layer are usually produced uniformly in the light traveling direction. Therefore, the resistance value in the anode-cathode direction per unit length in the light traveling direction is constant in the light traveling direction.
すると、光進行方向の位置により値が異なる光電流と、光進行方向で値が一定の抵抗との積たる電圧降下の値は、電界吸収型変調器部内において、レーザ部に近い位置では大きな値となり、レーザ部から離れた位置では小さな値となる。これはすなわち、光吸収層に印加される電圧(すなわち、外部印加電圧から抵抗による電圧降下を差し引いた値)が、電界吸収型変調器部内の光進行方向の位置により異なることを意味する。 Then, the value of the voltage drop, which is the product of the photocurrent that varies depending on the position in the light traveling direction and the resistance that has a constant value in the light traveling direction, is large at the position near the laser section in the electroabsorption modulator section. Thus, the value is small at a position away from the laser portion. This means that the voltage applied to the light absorption layer (that is, the value obtained by subtracting the voltage drop due to resistance from the externally applied voltage) varies depending on the position in the light traveling direction in the electroabsorption modulator section.
電界吸収型変調器では、光進行方向の全ての位置にて、光吸収層への電圧印加が均一になされることが望ましい。光吸収層への電圧印加が均一であれば、光変調器の消光特性(外部印加電圧の変化に対する光強度の急峻な変化特性)が向上するからである。 In the electroabsorption modulator, it is desirable that the voltage is uniformly applied to the light absorption layer at all positions in the light traveling direction. This is because if the voltage application to the light absorption layer is uniform, the extinction characteristic of the optical modulator (the characteristic of steep change of the light intensity with respect to the change of the external applied voltage) is improved.
しかし、従来の電界吸収型変調器内では、上述のような現象により光吸収層に印加される電圧が光進行方向の位置によって異なっていたため、その消光動作が不均一となり、消光特性の急峻性が充分には得られなかった。 However, in the conventional electroabsorption modulator, the voltage applied to the light absorption layer differs depending on the position in the light traveling direction due to the phenomenon described above, so that the quenching operation becomes non-uniform, and the extinction characteristic is steep. Could not be obtained sufficiently.
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、消光特性が改善された電界吸収型変調器、および、その電界吸収型変調器が形成された半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electroabsorption modulator with improved extinction characteristics and a semiconductor device in which the electroabsorption modulator is formed.
本発明は、半導体基板と、電圧が印加されることにより入射光の一部を吸収可能であって、前記入射光を所定の方向に出力する、前記半導体基板の表面上方に形成された光吸収層と、前記光吸収層の表面に形成された半導体層と、前記半導体層の表面に形成されたアノードと、前記半導体基板の裏面に形成されたカソードとを備え、前記半導体層には、前記アノードおよび前記カソード間方向の抵抗の値の異なる複数の半導体層領域が含まれ、前記複数の半導体層領域の各々において、前記入射光に基づく光電流が生じ、前記複数の半導体層領域の各々において、前記光電流の強度が他の半導体層領域における前記光電流の強度と比べて相対的に大きい半導体層領域では、前記アノードおよび前記カソード間方向の前記抵抗の値が相対的に小さく、前記複数の半導体層領域の各々において、前記光電流の強度が他の半導体層領域における前記光電流の強度と比べて相対的に小さい半導体層領域では、前記アノードおよび前記カソード間方向の前記抵抗の値が相対的に大きい電界吸収型変調器である。 The present invention provides a semiconductor substrate and light absorption formed above the surface of the semiconductor substrate that can absorb a part of incident light by applying a voltage and outputs the incident light in a predetermined direction. A layer, a semiconductor layer formed on the surface of the light absorption layer, an anode formed on the surface of the semiconductor layer, and a cathode formed on the back surface of the semiconductor substrate. A plurality of semiconductor layer regions having different resistance values in the direction between the anode and the cathode are included, and a photocurrent based on the incident light is generated in each of the plurality of semiconductor layer regions, and in each of the plurality of semiconductor layer regions In the semiconductor layer region where the intensity of the photocurrent is relatively larger than the intensity of the photocurrent in the other semiconductor layer region, the resistance value in the direction between the anode and the cathode is relatively small. Further, in each of the plurality of semiconductor layer regions, in the semiconductor layer region where the intensity of the photocurrent is relatively smaller than the intensity of the photocurrent in the other semiconductor layer region, the direction between the anode and the cathode This is an electroabsorption modulator having a relatively large resistance value.
本発明によれば、複数の半導体層領域の各々において、光電流の強度が他の半導体層領域における光電流の強度と比べて相対的に大きい半導体層領域では、アノードおよびカソード間方向の抵抗の値が相対的に小さく、複数の半導体層領域の各々において、光電流の強度が他の半導体層領域における光電流の強度と比べて相対的に小さい半導体層領域では、アノードおよびカソード間方向の抵抗の値が相対的に大きい。よって、光電流と抵抗との積で算出される電圧降下量を、入射光の進行方向の各位置において均一に近づけることが可能であり、光吸収層に印加される電圧を光進行方向において均一に近づけることが可能である。これにより、光変調器としての消光特性が改善された電界吸収型変調器を得ることができる。 According to the present invention, in each of the plurality of semiconductor layer regions, the resistance in the direction between the anode and the cathode is increased in the semiconductor layer region in which the intensity of the photocurrent is relatively larger than the intensity of the photocurrent in the other semiconductor layer regions. In the semiconductor layer region, the resistance in the direction between the anode and the cathode is relatively small, and in each of the plurality of semiconductor layer regions, the photocurrent intensity is relatively small compared to the photocurrent intensity in the other semiconductor layer regions. The value of is relatively large. Therefore, it is possible to make the voltage drop calculated by the product of the photocurrent and the resistance uniform at each position in the traveling direction of the incident light, and the voltage applied to the light absorption layer is uniform in the traveling direction of the light. It is possible to approach. Thereby, an electroabsorption modulator with improved extinction characteristics as an optical modulator can be obtained.
<実施の形態1>
本実施の形態は、アノードおよびカソード間方向の抵抗の値の異なる複数の半導体層領域を含む半導体層を備える電界吸収型変調器、および、その電界吸収型変調器が形成された半導体装置である。
<
The present embodiment is an electroabsorption modulator including a semiconductor layer including a plurality of semiconductor layer regions having different resistance values in the direction between the anode and the cathode, and a semiconductor device in which the electroabsorption modulator is formed. .
図1は、本実施の形態に係る半導体装置を示す図である。図1に示す通り、この半導体装置は、半導体基板100上に形成された電界吸収型変調器MDと、同じく半導体基板100上に、電界吸収型変調器MDに隣接して形成されたレーザLDとを備えている。なお、半導体基板100は、例えばn型InP基板である。
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor device includes an electroabsorption modulator MD formed on a
半導体基板100の表面には、n型InPガイド層101が形成されている。レーザLDにおいては、n型InPガイド層101上に、InGaAsPレーザ活性層102およびp型InPガイド層103が積層して形成されている。また、電界吸収型変調器MDにおいては、n型InPガイド層101上にInGaAsP光吸収層104が形成されている。
An n-type
InGaAsP光吸収層104上には、p型またはi型InPガイド層105、および、p型またはi型ガイド層105よりも低抵抗値のp型InPガイド層110が形成されている。p型またはi型InPガイド層105とp型InPガイド層110とは、レーザLDからの入射光の進行方向D1に並ぶよう配置されており、p型InPガイド層110における不純物濃度は、p型またはi型InPガイド層105における不純物濃度よりも高い。
A p-type or i-type
p型InPガイド層103、p型InPガイド層110、および、p型またはi型InPガイド層105の上には、p型InPクラッド層106が形成されている。そして、レーザLDにおいては、p型InPクラッド層106上にp型InGaAsコンタクト層107aが、電界吸収型変調器MDにおいては、p型InPクラッド層106上にp型InGaAsコンタクト層107bが、それぞれ形成されている。
A p-type
p型InGaAsコンタクト層107a,107b間にはSiO2絶縁膜108bが埋め込まれており、p型InGaAsコンタクト層107aおよび107bは、互いに絶縁している。また、p型InGaAsコンタクト層107aおよび107bの端部にも、SiO2絶縁膜108a,108cがそれぞれ形成されている。
An SiO 2
p型InGaAsコンタクト層107aおよび107b上にはそれぞれ、アノード109a,109bが形成されている。また、半導体基板100の裏面には、カソード117が形成されている。
なお、本願では、電界吸収型変調器MDにおけるInGaAsP光吸収層104上からアノード109bまでの、ガイド層105,110、クラッド層106およびコンタクト層107bをまとめて、半導体層と称する。この半導体層内には、図1に示されているように、アノードおよびカソード間方向の抵抗R1を有する第1の半導体層領域と、同方向の抵抗R2を有する第2の半導体層領域とが存在する。抵抗R1は、ガイド層110、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる抵抗であり、一方、抵抗R2は、ガイド層105、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる抵抗である。
In the present application, the
本実施の形態においては、p型InPガイド層110における不純物濃度は、p型またはi型InPガイド層105における不純物濃度よりも高いため、半導体層内の抵抗R1,R2の値が異なる。すなわち、入射光の光強度が比較的大きい箇所の抵抗R1の値は小さく、入射光の光強度が比較的小さい箇所の抵抗R2の値は大きい。
In the present embodiment, since the impurity concentration in the p-type
この電界吸収型変調器MDにおいて、光吸収現象が生じる場合について説明する。まず、レーザLDのInGaAsPレーザ活性層102にてレーザ光が発生し、そのレーザ光が進行方向D1に進む。そして、レーザ光は電界吸収型変調器MDのInGaAsP光吸収層104内に入射する。
A case where a light absorption phenomenon occurs in the electroabsorption modulator MD will be described. First, laser light is generated in the InGaAsP laser
カソード117には、接地電位GNDが与えられ、電界吸収型変調器MDのアノード109bには、抵抗Raを介して高周波電源PSが生成する外部電圧V1が与えられる。この外部電圧V1の印加に伴って、InGaAsP光吸収層104に電圧が印加される。
The
電圧が印加されることにより、InGaAsP光吸収層104は入射光の一部を吸収し、光吸収現象が生じる。これにより、レーザLDで発生したレーザ光は変調される。さらに進行方向D1に進んだ入射光は、InGaAsP光吸収層104の図1における右端面から出力される。
When a voltage is applied, the InGaAsP
光吸収現象が生じたことにより、電界吸収型変調器MDの第1および第2の半導体層領域内の各所で、入射光に基づく光電流Iph1〜Iph3が生じる。図1においては、光電流Iph1〜Iph3を示す矢印の大きさが、レーザ光の入射側から出射側に進むにつれて小さくなっている。これは、発生する光電流の電流値が、入射側から出射側に進むにつれて小さくなることを意味する。光電流の電流値がこのように漸減するのは、電界吸収型変調器MDに入射したレーザ光が吸収され、進行に従って光強度が減少するためである。 Due to the occurrence of the light absorption phenomenon, photocurrents Iph1 to Iph3 based on incident light are generated at various locations in the first and second semiconductor layer regions of the electroabsorption modulator MD. In FIG. 1, the size of the arrows indicating the photocurrents Iph <b> 1 to Iph <b> 3 decreases as the laser light enters from the incident side toward the emission side. This means that the current value of the generated photocurrent decreases as it proceeds from the incident side to the emission side. The current value of the photocurrent gradually decreases in this way because the laser light incident on the electroabsorption modulator MD is absorbed and the light intensity decreases as it progresses.
図2は、光電流と電界吸収型変調器MD内における距離との関係を示すグラフである。図2においては、縦軸に光電流の進行方向D1の単位長あたり電流値Iph(x)をとり、横軸に図1の電界吸収型変調器MDにおける入射端面からの進行方向D1への距離xをとっている。図1に示すとおり、電界吸収型変調器MDにおける入射端面ではx=0とし、出射端面ではx=x1としている。また、ガイド層105,110の境界部分では、x=x2としている。 FIG. 2 is a graph showing the relationship between the photocurrent and the distance in the electroabsorption modulator MD. In FIG. 2, the vertical axis represents the current value Iph (x) per unit length in the traveling direction D1 of the photocurrent, and the horizontal axis represents the distance from the incident end surface to the traveling direction D1 in the electroabsorption modulator MD of FIG. x is taken. As shown in FIG. 1, x = 0 at the incident end face and x = x1 at the outgoing end face in the electroabsorption modulator MD. Further, x = x2 is set at the boundary portion between the guide layers 105 and 110.
図2に示されている通り、光電流の電流値Iph(x)は、入射端面から出射端面へと進むにつれて漸減している。このことは、光電流Iph1〜Iph3を示す矢印の大きさの変化に対応している。 As shown in FIG. 2, the current value Iph (x) of the photocurrent gradually decreases as it proceeds from the incident end face to the exit end face. This corresponds to a change in the size of the arrow indicating the photocurrents Iph1 to Iph3.
さて、図3は、図1のガイド層105,110のように別個のアノード−カソード間方向の抵抗値を有するのではなく、入射端面から出射端面まで一様なアノード−カソード間方向の抵抗値を有するガイド層を備えた、従来の電界吸収型変調器における、アノード−カソード間印加電圧と電界吸収型変調器内における距離との関係を示すグラフである。ここでは、説明を簡単にするために、図1の抵抗Raのような、高周波電源と変調器との間の抵抗を無視する。すると、アノードおよびカソード間に印加される電圧の値は、高周波電源が生成する外部電圧V1に等しくなる。なお、図3においては、外部電圧V1が負値である場合を例に採っている。 3 does not have separate resistance values in the anode-cathode direction like the guide layers 105 and 110 in FIG. 1, but has a uniform resistance value in the anode-cathode direction from the incident end face to the exit end face. 6 is a graph showing a relationship between an applied voltage between an anode and a cathode and a distance in the electroabsorption modulator in a conventional electroabsorption modulator including a guide layer having λ. Here, in order to simplify the explanation, the resistance between the high-frequency power source and the modulator, such as the resistance Ra in FIG. 1, is ignored. Then, the value of the voltage applied between the anode and the cathode becomes equal to the external voltage V1 generated by the high frequency power supply. In FIG. 3, the case where the external voltage V1 is a negative value is taken as an example.
このアノード−カソード間電圧V1の構成成分について考えると、光吸収層への印加電圧と、ガイド層、クラッド層およびコンタクト層で構成される半導体層への印加電圧とに大別できる。 Considering the constituent components of the anode-cathode voltage V1, it can be roughly divided into an applied voltage to the light absorption layer and an applied voltage to the semiconductor layer composed of the guide layer, the cladding layer, and the contact layer.
半導体層には上述の通り抵抗が存在するので、これをRとすれば、光電流Iph(x)と抵抗Rとの積Iph(x)×Rが、半導体層における電圧降下量である。よって、アノード−カソード間電圧V1から半導体層における電圧降下量Iph(x)×Rを差し引いた残りの値VMQWが、光吸収層への印加電圧となる。 Since the resistance exists in the semiconductor layer as described above, if this is R, the product Iph (x) × R of the photocurrent Iph (x) and the resistance R is the voltage drop amount in the semiconductor layer. Therefore, the remaining value VMQW obtained by subtracting the voltage drop amount Iph (x) × R in the semiconductor layer from the anode-cathode voltage V1 becomes the voltage applied to the light absorption layer.
光電流の電流値Iph(x)は、距離xの増加に伴って低減するので、半導体層における電圧降下量Iph(x)×Rの値も、抵抗Rがx=0〜x1の区間で従来のように一定であれば、図3に示すように、図2の電流値Iph(x)と同様のグラフとなる。 Since the current value Iph (x) of the photocurrent decreases as the distance x increases, the value of the voltage drop Iph (x) × R in the semiconductor layer is also conventional in the section where the resistance R is x = 0 to x1. As shown in FIG. 3, a graph similar to the current value Iph (x) in FIG. 2 is obtained.
すなわち、発明が解決しようとする課題の欄にて述べたように、抵抗Rがx=0〜x1の区間で一定であれば、進行方向D1の位置により値が異なる光電流Iph(x)と進行方向D1で値が一定の抵抗Rとの積たる電圧降下量Iph(x)×Rは、電界吸収型変調器MD内において、レーザLDに近い位置では大きな値となり、レーザLDから離れた位置では小さな値となる。これにより、光吸収層への印加電圧VMQWが、電界吸収型変調器MD内の光の進行方向D1の位置により異なる。 That is, as described in the section of the problem to be solved by the invention, if the resistance R is constant in the section of x = 0 to x1, the photocurrent Iph (x) having a different value depending on the position in the traveling direction D1. The voltage drop Iph (x) × R accumulated with the resistance R having a constant value in the traveling direction D1 is a large value near the laser LD in the electroabsorption modulator MD, and a position away from the laser LD. Then it becomes a small value. As a result, the voltage VMQW applied to the light absorption layer differs depending on the position of the light traveling direction D1 in the electroabsorption modulator MD.
ここで、抵抗Rがx=0〜x1の区間で一定である従来の電界吸収型変調器と、入射光の進行方向D1の各位置x=0〜x2,x2〜x1において、半導体層内の抵抗の値がR1,R2と異なる本実施の形態の電界吸収型変調器MDとの比較を行う。 Here, in the conventional electroabsorption modulator in which the resistance R is constant in the section of x = 0 to x1, and in each position x = 0 to x2, x2 to x1 in the traveling direction D1 of the incident light, Comparison is made with the electroabsorption modulator MD of the present embodiment in which the resistance values are different from those of R1 and R2.
図4は、図3のグラフに示した従来の電界吸収型変調器と、本実施の形態の電界吸収型変調器MDとの比較を行った図である。なお、本実施の形態の電界吸収型変調器MDについては、x=0〜x2の部分を領域Aとし、x=x2〜x1の部分を領域Bとしている。 FIG. 4 is a diagram comparing the conventional electroabsorption modulator shown in the graph of FIG. 3 with the electroabsorption modulator MD of the present embodiment. In the electroabsorption modulator MD of the present embodiment, the region where x = 0 to x2 is the region A, and the region where x = x2 to x1 is the region B.
抵抗Rの値がx=0〜x1の区間で従来のように一定であれば、図3と同様、x=0からx=x1にかけて、連続して電圧降下量Iph(x)×Rの値が漸減する(図4中の低減する破線のグラフ)。一方、半導体層内の抵抗の値がR1,R2と異なる本実施の形態の電界吸収型変調器MDでは、領域Bにおいて従来と同様の電圧降下量Iph(x)×Rのグラフとなるものの、領域Aでは領域Bと不連続となり、境界部を挟んで領域Bと同形状の、従来よりも小さな値の電圧降下量Iph(x)×Rのグラフとなる(図4中の実線のグラフ)。 If the value of the resistor R is constant as in the conventional case in the section of x = 0 to x1, the value of the voltage drop Iph (x) × R continuously from x = 0 to x = x1 as in FIG. Gradually decreases (decreasing broken line graph in FIG. 4). On the other hand, in the electroabsorption modulator MD of the present embodiment in which the resistance value in the semiconductor layer is different from those of R1 and R2, the same voltage drop Iph (x) × R as in the conventional case is obtained in the region B. The area A is discontinuous with the area B and becomes a graph of the voltage drop amount Iph (x) × R having the same shape as that of the area B across the boundary portion (solid line graph in FIG. 4). .
図5は、x=0〜x1の区間で抵抗Rの値が一定の場合の、従来の電界吸収型変調器の消光特性を示すグラフである。また、図6は、抵抗の値がR1,R2と異なる本実施の形態の電界吸収型変調器MDの消光特性を示すグラフである。図5および図6のいずれにおいても縦軸に光強度の対数比(単位はデシベル)を採り、横軸に外部から印加される電圧V1を採っている。 FIG. 5 is a graph showing the extinction characteristic of the conventional electroabsorption modulator when the value of the resistance R is constant in the section of x = 0 to x1. FIG. 6 is a graph showing the extinction characteristic of the electroabsorption modulator MD according to the present embodiment having a resistance value different from those of R1 and R2. 5 and 6, the vertical axis represents the logarithmic ratio (unit: decibel) of light intensity, and the horizontal axis represents the voltage V1 applied from the outside.
x=0〜x1の区間で抵抗Rの値が一定である図5の場合、光電流Iph(x)の値が大きいx=0の位置では、光電流Iph(x)の小さいx=x1の位置においてよりも、光吸収層への印加電圧VMQWが小さくなる。光吸収層における光吸収現象は、光吸収層への印加電圧VMQWの増大に伴って生じるため、x=0における外部印加電圧V1に対する消光特性は、x=x1における外部印加電圧V1に対する消光特性よりも、外部印加電圧V1の増大方向にずれることとなる。 In the case of FIG. 5 in which the value of the resistance R is constant in the section of x = 0 to x1, at the position of x = 0 where the value of the photocurrent Iph (x) is large, x = x1 where the photocurrent Iph (x) is small. The applied voltage VMQW to the light absorption layer is smaller than at the position. Since the light absorption phenomenon in the light absorption layer occurs with an increase in the applied voltage VMQW to the light absorption layer, the extinction characteristic with respect to the external application voltage V1 at x = 0 is more than the extinction characteristic with respect to the external application voltage V1 at x = x1. Is also shifted in the increasing direction of the externally applied voltage V1.
図5のように光強度の対数比で表記した場合、電界吸収型変調器全体の消光特性は、x=0〜x1の各領域における消光特性の和で表される。よって、電界吸収型変調器全体での消光特性は、図5からわかるように、外部印加電圧V1に対して急峻性を有してはいない。その結果、光信号の変調波形の消光比や伝送特性を大きく劣化させてしまうこととなる。 When expressed as a logarithmic ratio of the light intensity as shown in FIG. 5, the extinction characteristic of the entire electroabsorption modulator is represented by the sum of the extinction characteristics in each region of x = 0 to x1. Therefore, the extinction characteristic of the whole electroabsorption modulator does not have steepness with respect to the externally applied voltage V1, as can be seen from FIG. As a result, the extinction ratio and transmission characteristics of the modulation waveform of the optical signal are greatly degraded.
これに対し、領域A,B間で抵抗の値がR1,R2と異なる図6の場合、領域Aにおける外部印加電圧V1に対する平均の消光特性と、領域Bにおける外部印加電圧V1に対する平均の消光特性とは、大きく異なってはいない。よって、領域A,Bそれぞれにおける平均の消光特性の和、すなわち、電界吸収型変調器全体での消光特性は、図6に示すように、領域A,Bの消光特性が均一であればあるほど、外部印加電圧V1に対して急峻なものとなる。 On the other hand, in the case of FIG. 6 in which the resistance values between the regions A and B are different from those of R1 and R2, the average extinction characteristic with respect to the externally applied voltage V1 in the region A and the average extinction property with respect to the externally applied voltage V1 in the region B. Is not much different. Therefore, the sum of the average extinction characteristics in each of the areas A and B, that is, the extinction characteristics of the entire electroabsorption modulator is more uniform as the extinction characteristics in the areas A and B are uniform as shown in FIG. It becomes steep with respect to the externally applied voltage V1.
すなわち、上述のように、アノードおよびカソード間方向の抵抗R1を有する第1の半導体層領域、アノードおよびカソード間方向の抵抗R2を有する第2の半導体層領域の各々において、光電流(Iph1)の強度が他の半導体層領域(第2の半導体層領域)における光電流(Iph2)の強度と比べて相対的に大きい半導体層領域(第1の半導体層領域)では、アノードおよびカソード間方向の抵抗(R1)の値が相対的に小さく、第1及び第2の半導体層領域の各々において、光電流(Iph2)の強度が他の半導体層領域(第1の半導体領域)における光電流(Iph1)の強度と比べて相対的に小さい半導体層領域(第2の半導体層領域)では、アノードおよびカソード間方向の抵抗(R2)の値が相対的に大きい。よって、光電流Iph(x)と抵抗Rとの積で算出される電圧降下量Iph(x)×Rを、入射光の進行方向D1の各位置において均一に近づけることが可能であり、InGaAsP光吸収層104に印加される電圧VMQWを光進行方向D1において均一に近づけることが可能である。これにより、光変調器としての消光特性が改善された電界吸収型変調器、および、その電界吸収型変調器の形成された半導体装置を得ることができる。
That is, as described above, in each of the first semiconductor layer region having the resistance R1 between the anode and the cathode and the second semiconductor layer region having the resistance R2 between the anode and the cathode, the photocurrent (Iph1) In the semiconductor layer region (first semiconductor layer region) whose strength is relatively larger than the strength of the photocurrent (Iph2) in the other semiconductor layer region (second semiconductor layer region), the resistance in the direction between the anode and the cathode The value of (R1) is relatively small, and the intensity of the photocurrent (Iph2) in each of the first and second semiconductor layer regions is the photocurrent (Iph1) in the other semiconductor layer region (first semiconductor region). In the semiconductor layer region (second semiconductor layer region) which is relatively small compared to the strength of, the resistance (R2) in the direction between the anode and the cathode is relatively large. Therefore, it is possible to make the voltage drop Iph (x) × R calculated by the product of the photocurrent Iph (x) and the resistance R uniformly close at each position in the traveling direction D1 of the incident light. The voltage VMQW applied to the
また、抵抗の値の異なる複数の半導体層領域(抵抗R1を有する第1の半導体層領域、および、抵抗R2を有する第2の半導体層領域)が、入射光の進行方向D1に並ぶよう配置されている。よって、入射光の進行方向D1の各位置において複数の半導体層を適切に配置することにより、InGaAsP光吸収層104に印加される電圧VMQWを光進行方向D1において均一に近づけることが可能である。
Also, a plurality of semiconductor layer regions having different resistance values (a first semiconductor layer region having a resistance R1 and a second semiconductor layer region having a resistance R2) are arranged so as to be aligned in the traveling direction D1 of incident light. ing. Therefore, the voltage VMQW applied to the InGaAsP
また、半導体層のアノードおよびカソード間方向の抵抗R1,R2の値は、複数の半導体層領域(抵抗R1を有する第1の半導体層領域、および、抵抗R2を有する第2の半導体層領域)に含まれる不純物の濃度が異なることにより、異なる。よって、不純物注入量の制御を適切に行うことにより、容易に本実施の形態に係る電界吸収型変調器を製造可能である。 Further, the values of the resistances R1 and R2 in the direction between the anode and the cathode of the semiconductor layer are in a plurality of semiconductor layer regions (the first semiconductor layer region having the resistance R1 and the second semiconductor layer region having the resistance R2). It differs depending on the concentration of impurities contained. Therefore, the electroabsorption modulator according to this embodiment can be easily manufactured by appropriately controlling the impurity implantation amount.
なお、光進行方向D1に対する第1および第2の半導体層の垂直断面の形状は、進行方向D1の各位置において同じである。よって、光進行方向D1において半導体層の物理的形状の違いがなく、製造が容易である。 The vertical cross-sectional shapes of the first and second semiconductor layers with respect to the light traveling direction D1 are the same at each position in the traveling direction D1. Therefore, there is no difference in the physical shape of the semiconductor layer in the light traveling direction D1, and manufacturing is easy.
次に、図1の半導体装置の製造方法について説明する。まず、図7に示すように、n型InP基板たる半導体基板100上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等により、n型InPガイド層101、InGaAsPレーザ活性層102、p型InPガイド層103を、この順に積層するよう形成する。その後、図8に示すように、InGaAsPレーザ活性層102およびp型InPガイド層103のうち電界吸収型変調器MDの形成領域に位置する部分を、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて除去する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of FIG. 1 will be described. First, as shown in FIG. 7, an n-type
次に、図9に示すように、除去部にのみInGaAsP光吸収層104、および、p型またはi型InPガイド層105を、フォトリソグラフィ技術およびCVD法を用いて選択的に形成する。その後、p型またはi型InPガイド層105のうち、p型InPガイド層110の形成領域に位置する部分をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて除去する。
Next, as shown in FIG. 9, the InGaAsP
次に、図10に示すように、フォトリソグラフィ技術およびCVD法を用いてp型InPガイド層110を、p型またはi型InPガイド層105の除去部内に形成する。そして、p型InPガイド層110の抵抗の値がp型またはi型InPガイド層105の抵抗の値よりも低くなるように、イオン注入技術によりp型InPガイド層110への不純物の注入を行い、p型InPガイド層110の不純物濃度を大きくする。
Next, as shown in FIG. 10, the p-type
そして、いわゆる埋め込み型構造を採用する場合、n型InPガイド層101、InGaAsPレーザ活性層102、p型InPガイド層103、InGaAsP光吸収層104、p型InPガイド層110、および、p型またはi型InPガイド層105の積層構造をリッジ状に形成するために、リッジとなる部分の周囲に電流ブロック層(本願の断面図には現れないので、図示せず)を埋め込む。その後、図11に示すように、p型InPクラッド層106をCVD法等により形成する。
When a so-called buried structure is employed, the n-type
なお、いわゆるリッジ導波型構造を採用する場合は、電流ブロック層を埋め込む必要が無いため、上記のようにp型InPガイド層110を形成しなくとも良い。その場合は、図11中のp型InPガイド層110の部分に、p型InPクラッド層106を代わりに埋め込んで、p型InPクラッド層106の不純物濃度を、p型またはi型InPガイド層105よりも大きくすればよい。なお、p型InPガイド層110の部分が十分に微小であれば、p型InPクラッド層106の表面には凹凸がほとんど現れない。
In the case of adopting a so-called ridge waveguide structure, the p-type
次に、p型InPクラッド層106の表面にp型InGaAs膜107を形成し、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてp型InGaAsコンタクト層107a,107bのパターニングを行う(図12)。
Next, a p-
そして、p型InGaAsコンタクト層107a,107b上に、SiO2絶縁膜をCVD法等により形成し、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、図12に示すように、レーザLDと電界吸収型変調器MDとの電気的アイソレーション部周辺及びp型InGaAsコンタクト層107a,107bの端部のみにSiO2絶縁膜108a〜108cを残す。
Then, a SiO 2 insulating film is formed on the p-type
その後、Ti/Au膜の蒸着等により、図13に示すように、p型InGaAsコンタクト層107aおよび107b上にそれぞれ、アノード109a,109bを形成する。また、同様にして、半導体基板100の裏面にカソード117を形成する。
Thereafter,
なお、本実施の形態では、抵抗値の異なる二つの領域を持つ変調器の構造を示したが、三つ以上の抵抗値の異なる領域を持つ構造、あるいは、抵抗値が不連続ではなく連続的に変化するような構造であっても、本発明の効果を有することは言うまでもない。また、抵抗値が光の進行方向に沿って単調に増加する構造ではなくとも、抵抗値が実質的に入射光の強度が比較的大きい箇所では小さく、入射光の強度が比較的小さい箇所では大きくなっており、変調器に引加される電圧VMQWが、光の進行方向に対して同一の抵抗値を持つ変調器に比べて、より均一に近づくような抵抗値の分布を持つ構造であれば、本発明の効果を有することは言うまでもない。 In this embodiment, the structure of the modulator having two regions having different resistance values is shown. However, the structure having three or more regions having different resistance values, or the resistance values are not discontinuous but continuous. It goes without saying that even a structure that changes to the above has the effect of the present invention. Even if the resistance value is not monotonically increased along the light traveling direction, the resistance value is small at a portion where the intensity of the incident light is substantially relatively large and large at a portion where the intensity of the incident light is relatively small. As long as the voltage VMQW applied to the modulator has a distribution of resistance values such that the voltage VMQW approaches more uniformly than a modulator having the same resistance value in the light traveling direction. Needless to say, the present invention has the effects of the present invention.
<実施の形態2>
本実施の形態は、実施の形態1に係る半導体装置の変形例であって、実施の形態1におけるp型InPガイド層110を形成するのではなく、図14に示すように、p型またはi型InPガイド層105の一部にp型ドーパントとして機能するZn等の不純物を拡散させて、低抵抗化領域111を形成するものである。なお、図14以降にp型InPクラッド層106より上部の構造を形成してゆく点は、実施の形態1と同様である。
<Embodiment 2>
The present embodiment is a modification of the semiconductor device according to the first embodiment, and does not form the p-type
このようにしても、抵抗の値が、光電流強度が比較的大きい箇所では小さく、光電流強度が比較的小さい箇所では大きいという点、並びに、抵抗の値の異なる第1の半導体層領域(低抵抗化領域111、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)、および、第2の半導体層領域(p型またはi型InPガイド層105、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)が存在し、それらの半導体層領域が入射光の進行方向に並ぶよう配置されているという点は、実施の形態1と同様である。
Even in this case, the resistance value is small at a location where the photocurrent intensity is relatively large and large at a location where the photocurrent intensity is relatively small, and the first semiconductor layer region (low There is a
また、本実施の形態では、低抵抗化領域111にZn等の不純物が拡散されているので、低抵抗化領域111の不純物組成は、p型またはi型InPガイド層105の不純物組成とは異なっている。すなわち、上記第1及び第2の半導体層領域間で、含まれている不純物の組成が異なると言える。
In the present embodiment, since impurities such as Zn are diffused in the
このように、本実施の形態では、第1及び第2の半導体層領域に含まれている不純物の組成を異ならしめることにより、第1及び第2の半導体層領域の抵抗の値に差を設けている。よって、不純物の種類の選択を適切に行うことにより、容易に本実施の形態に係る半導体装置を製造可能である。 As described above, in this embodiment, a difference is provided in the resistance values of the first and second semiconductor layer regions by making the compositions of the impurities contained in the first and second semiconductor layer regions different. ing. Therefore, the semiconductor device according to this embodiment can be easily manufactured by appropriately selecting the type of impurity.
<実施の形態3>
本実施の形態も、実施の形態1に係る半導体装置の変形例であって、実施の形態1において、p型InGaAsコンタクト層107aおよび107b用のp型InGaAs膜107まで形成した後に、図15に示すように、p型またはi型InPガイド層105、p型InPクラッド層106およびp型InGaAs膜107にまたがった部分の一部にZn等の不純物を拡散させて低抵抗化領域112を形成するものである。なお、図15以降、p型InGaAs膜107より上部の構造を形成してゆく点は、実施の形態1と同様である。
<Embodiment 3>
This embodiment is also a modification of the semiconductor device according to the first embodiment. In FIG. 15, after forming the p-
このようにしても、抵抗の値が、光電流強度が比較的大きい箇所では小さく、光電流強度が比較的小さい箇所では大きいという点、並びに、抵抗の値の異なる第1の半導体層領域(低抵抗化領域112)、および、第2の半導体層領域(p型またはi型InPガイド層105、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)が存在し、それらの半導体層領域が入射光の進行方向に並ぶよう配置されているという点は、実施の形態1と同様である。
Even in this case, the resistance value is small at a location where the photocurrent intensity is relatively large and large at a location where the photocurrent intensity is relatively small, and the first semiconductor layer region (low There is a resistance region 112) and a second semiconductor layer region (a portion straddling the p-type or i-type
また、本実施の形態でも、低抵抗化領域112にZn等の不純物が拡散されているので、低抵抗化領域112の不純物組成は、p型またはi型InPガイド層105、p型InPクラッド層106および膜107の不純物組成とは異なっている。すなわち、上記第1及び第2の半導体層領域間で、含まれている不純物の組成が異なると言える。
Also in this embodiment, since impurities such as Zn are diffused in the
このように、本実施の形態でも、第1及び第2の半導体層領域に含まれている不純物の組成を異ならしめることにより、第1及び第2の半導体層領域の抵抗の値に差を設けている。よって、不純物の種類の選択を適切に行うことにより、容易に本実施の形態に係る半導体装置を製造可能である。 As described above, also in this embodiment, a difference is provided in the resistance values of the first and second semiconductor layer regions by making the compositions of the impurities contained in the first and second semiconductor layer regions different. ing. Therefore, the semiconductor device according to this embodiment can be easily manufactured by appropriately selecting the type of impurity.
<実施の形態4>
本実施の形態も、実施の形態1に係る半導体装置の変形例であって、実施の形態1におけるp型InPガイド層110を形成するのではなく、図16に示すように、p型またはi型InPガイド層105のうちレーザ光出射端側の一部にプロトンなどの不純物キラーの拡散あるいはイオン注入を行って、高抵抗化領域113を形成するものである。なお、図16以降、p型InPクラッド層106より上部の構造を形成してゆく点は、実施の形態1と同様である。
<Embodiment 4>
The present embodiment is also a modification of the semiconductor device according to the first embodiment. Instead of forming the p-type
このようにしても、抵抗の値が、光電流強度が比較的大きい箇所では小さく、光電流強度が比較的小さい箇所では大きいという点、並びに、抵抗の値の異なる第1の半導体層領域(p型またはi型InPガイド層105、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)、および、第2の半導体層領域(高抵抗領域113、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)が存在し、それらの半導体層領域が入射光の進行方向に並ぶよう配置されているという点は、実施の形態1と同様である。
Even in this case, the resistance value is small at a location where the photocurrent intensity is relatively large and large at a location where the photocurrent intensity is relatively small, and the first semiconductor layer region (p Type or i-type
また、本実施の形態では、高抵抗化領域113にプロトンなどの不純物キラーが拡散されているので、高抵抗化領域113の不純物組成は、p型またはi型InPガイド層105の不純物組成とは異なっている。すなわち、上記第1及び第2の半導体層領域間で、含まれている不純物の組成が異なると言える。
In this embodiment, since an impurity killer such as proton is diffused in the
このように、本実施の形態でも、第1及び第2の半導体層領域に含まれている不純物の組成を異ならしめることにより、第1及び第2の半導体層領域の抵抗の値に差を設けている。よって、不純物の種類の選択を適切に行うことにより、容易に本実施の形態に係る半導体装置を製造可能である。 As described above, also in this embodiment, a difference is provided in the resistance values of the first and second semiconductor layer regions by making the compositions of the impurities contained in the first and second semiconductor layer regions different. ing. Therefore, the semiconductor device according to this embodiment can be easily manufactured by appropriately selecting the type of impurity.
<実施の形態5>
本実施の形態も、実施の形態1に係る半導体装置の変形例であって、実施の形態1におけるp型InPガイド層110を形成するのではなく、図17に示すように、p型またはi型InPガイド層105表面の一部に、低濃度の不純物注入が行われた、あるいはアンドープトのInP層などで構成する高抵抗化領域114を形成するものである。なお、図17以降、p型InPクラッド層106より上部の構造を形成してゆく点は、実施の形態1と同様である。
<Embodiment 5>
The present embodiment is also a modification of the semiconductor device according to the first embodiment. Instead of forming the p-type
このようにしても、抵抗の値が、光電流強度が比較的大きい箇所では小さく、光電流強度が比較的小さい箇所では大きいという点、並びに、抵抗の値の異なる第1の半導体層領域(p型またはi型InPガイド層105、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)、および、第2の半導体層領域(p型またはi型InPガイド層105、高抵抗領域114、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)が存在し、それらの半導体層領域が入射光の進行方向に並ぶよう配置されているという点は、実施の形態1と同様である。
Even in this case, the resistance value is small at a location where the photocurrent intensity is relatively large and large at a location where the photocurrent intensity is relatively small, and the first semiconductor layer region (p And a second semiconductor layer region (p-type or i-type
また、本実施の形態では、高抵抗化領域114が加わっているので、上記第1及び第2の半導体層領域間で、含まれている不純物の濃度および組成の少なくとも一方が異なると言える。
Further, in this embodiment, since the
このように、本実施の形態では、第1及び第2の半導体層領域に含まれている不純物の濃度および組成の少なくとも一方を異ならしめることにより、第1及び第2の半導体層領域の抵抗の値に差を設けている。よって、不純物注入量の制御または不純物の種類の選択を適切に行うことにより、容易に本実施の形態に係る半導体装置を製造可能である。 As described above, in this embodiment, the resistance of the first and second semiconductor layer regions is made different by changing at least one of the concentration and the composition of the impurities contained in the first and second semiconductor layer regions. There is a difference in value. Therefore, the semiconductor device according to this embodiment can be easily manufactured by appropriately controlling the impurity implantation amount or selecting the type of impurity.
<実施の形態6>
本実施の形態も、実施の形態1に係る半導体装置の変形例であって、実施の形態1におけるp型InPガイド層110の形成領域だけではなく、その下部のInGaAsP光吸収層104の一部をも一旦、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて除去し、その部分に、図18に示す新たなInGaAsP光吸収層領域115およびp型InPガイド層116を形成するものである。そして、新たなInGaAsP光吸収層115における不純物濃度および組成の少なくとも一方は、InGaAsP光吸収層104のそれとは異なるよう設定される。また、新たなp型InPガイド層116における不純物濃度および組成の少なくとも一方も、p型またはi型InPガイド層105のそれとは異なるよう設定される。なお、図18以降、p型InPクラッド層106より上部の構造を形成してゆく点は、実施の形態1と同様である。
<Embodiment 6>
This embodiment is also a modification of the semiconductor device according to the first embodiment, and not only the formation region of the p-type
このようにしても、抵抗の値が、光電流強度が比較的大きい箇所では小さく、光電流強度が比較的小さい箇所では大きいという点、並びに、抵抗の値の異なる第1の半導体層領域(p型InPガイド層116、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)、および、第2の半導体層領域(p型またはi型InPガイド層105、クラッド層106およびコンタクト層107bにまたがる部分)が存在し、それらの半導体層領域が入射光の進行方向に並ぶよう配置されているという点は、実施の形態1と同様である。
Even in this case, the resistance value is small at a location where the photocurrent intensity is relatively large and large at a location where the photocurrent intensity is relatively small, and the first semiconductor layer region (p And a second semiconductor layer region (portion straddling the p-type or i-type
このように、本実施の形態でも、第1及び第2の半導体層領域に含まれている不純物の濃度および組成の少なくとも一方を異ならしめることにより、第1及び第2の半導体層領域の抵抗の値に差を設けている。 As described above, also in this embodiment, the resistance of the first and second semiconductor layer regions can be reduced by making the concentration and composition of the impurities contained in the first and second semiconductor layer regions different. There is a difference in value.
また、本実施の形態では、光吸収層においても、アノード109bおよびカソード117間方向の抵抗値の異なる、第1の光吸収層領域(InGaAsP光吸収層115)、および、第2の光吸収層領域(InGaAsP光吸収層104)が含まれ、この第1及び第2の光吸収層領域が、入射光の進行方向に並ぶよう配置されている。
In the present embodiment, also in the light absorption layer, the first light absorption layer region (InGaAsP light absorption layer 115) and the second light absorption layer having different resistance values in the direction between the
よって、入射光の進行方向の各位置において第1及び第2の光吸収層領域を適切に配置することにより、光吸収層に印加される電圧を光進行方向において均一に近づけることが可能である。 Therefore, by appropriately disposing the first and second light absorption layer regions at each position in the traveling direction of incident light, it is possible to make the voltage applied to the light absorption layer uniform in the light traveling direction. .
そして、第1及び第2の半導体層領域、並びに、第1及び第2の光吸収層領域において、不純物の種類の選択および不純物注入量の制御の少なくとも一方を適切に行うことにより、容易に本実施の形態に係る半導体装置を製造可能である。 Then, in the first and second semiconductor layer regions and the first and second light absorption layer regions, it is possible to easily perform the present process by appropriately performing at least one of selection of the impurity type and control of the impurity implantation amount. The semiconductor device according to the embodiment can be manufactured.
100 半導体基板、101 n型InPガイド層、102 InGaAsPレーザ活性層、103,110,116 p型InPガイド層、104,115 InGaAsP光吸収層、105 p型またはi型InPガイド層、106 p型InPクラッド層、107a,107b p型InGaAsコンタクト層、108a〜108c SiO2絶縁膜、109a,109b アノード、111,112 低抵抗化領域、113,114 高抵抗化領域、117 カソード。
100 semiconductor substrate, 101 n-type InP guide layer, 102 InGaAsP laser active layer, 103, 110, 116 p-type InP guide layer, 104, 115 InGaAsP light absorption layer, 105 p-type or i-type InP guide layer, 106 p-type InP cladding layer, 107a, 107 b p-type InGaAs contact layer, 108 a to 108 c SiO 2 insulating film, 109a, 109b anode, 111, 112 low-resistance region, 113 and 114 high resistance region, 117 a cathode.
Claims (6)
電圧が印加されることにより入射光の一部を吸収可能であって、前記入射光を所定の方向に出力する、前記半導体基板の表面上方に形成された光吸収層と、
前記光吸収層の表面に形成された半導体層と、
前記半導体層の表面に形成されたアノードと、
前記半導体基板の裏面に形成されたカソードと
を備え、
前記半導体層には、前記アノードおよび前記カソード間方向の抵抗の値の異なる複数の半導体層領域が含まれ、
前記複数の半導体層領域の各々において、前記入射光に基づく光電流が生じ、
前記複数の半導体層領域の各々において、前記光電流の強度が他の半導体層領域における前記光電流の強度と比べて相対的に大きい半導体層領域では、前記アノードおよび前記カソード間方向の前記抵抗の値が相対的に小さく、
前記複数の半導体層領域の各々において、前記光電流の強度が他の半導体層領域における前記光電流の強度と比べて相対的に小さい半導体層領域では、前記アノードおよび前記カソード間方向の前記抵抗の値が相対的に大きい
電界吸収型変調器。 A semiconductor substrate;
A light absorption layer formed on a surface of the semiconductor substrate, which is capable of absorbing a part of incident light by applying a voltage and outputs the incident light in a predetermined direction;
A semiconductor layer formed on the surface of the light absorption layer;
An anode formed on a surface of the semiconductor layer;
A cathode formed on the back surface of the semiconductor substrate;
The semiconductor layer includes a plurality of semiconductor layer regions having different resistance values in the direction between the anode and the cathode,
In each of the plurality of semiconductor layer regions, a photocurrent based on the incident light is generated,
In each of the plurality of semiconductor layer regions, in the semiconductor layer region where the intensity of the photocurrent is relatively larger than the intensity of the photocurrent in the other semiconductor layer region, the resistance in the direction between the anode and the cathode The value is relatively small,
In each of the plurality of semiconductor layer regions, the resistance of the resistance in the direction between the anode and the cathode in the semiconductor layer region in which the intensity of the photocurrent is relatively smaller than the intensity of the photocurrent in the other semiconductor layer region. Electroabsorption modulator with a relatively large value.
前記複数の半導体層領域が、前記入射光の進行方向に並ぶよう配置されている
電界吸収型変調器。 The electroabsorption modulator according to claim 1,
An electroabsorption modulator in which the plurality of semiconductor layer regions are arranged so as to be aligned in the traveling direction of the incident light.
前記光吸収層には、前記アノードおよび前記カソード間方向の抵抗値の異なる複数の光吸収層領域が含まれ、
前記複数の光吸収層領域が、前記入射光の進行方向に並ぶよう配置されている
電界吸収型変調器。 The electroabsorption modulator according to claim 1,
The light absorption layer includes a plurality of light absorption layer regions having different resistance values in the direction between the anode and the cathode,
An electro-absorption modulator in which the plurality of light absorption layer regions are arranged in the traveling direction of the incident light.
前記半導体層の前記アノードおよび前記カソード間方向の前記抵抗の値、または、前記光吸収層の前記アノードおよび前記カソード間方向の前記抵抗値は、前記複数の半導体層領域または前記複数の光吸収層領域に含まれる不純物の濃度および組成の少なくとも一方が異なることにより、異なる
電界吸収型変調器。 The electroabsorption modulator according to claim 2 or claim 3, wherein
The resistance value in the direction between the anode and the cathode of the semiconductor layer or the resistance value in the direction between the anode and the cathode of the light absorption layer is determined by the plurality of semiconductor layer regions or the plurality of light absorption layers. Different electroabsorption modulators due to different concentrations and / or compositions of impurities contained in the regions.
前記入射光の進行方向に対する前記半導体層の垂直断面の形状は、前記進行方向の各位置において同じである
電界吸収型変調器。 The electroabsorption modulator according to claim 1,
The shape of the vertical cross section of the semiconductor layer with respect to the traveling direction of the incident light is an electroabsorption modulator that is the same at each position in the traveling direction.
前記半導体基板上に、前記電界吸収型変調器に隣接して形成されたレーザと
を備えた半導体装置。
The electroabsorption modulator according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor device comprising: a laser formed on the semiconductor substrate adjacent to the electroabsorption modulator.
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